Unità 1 - Pearson
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9788863642926A_007_008_Ap-lez base.qxd:BIO mari 12-01-2011 18:05 Pagina 7 Le cellule: alla base della vita Unità 1 Dalla cellula agli organismi Unità 2 Le basi genetiche della diversità Il mondo che ci circonda è composto da esseri viventi e da materia non vivente. Tutto ciò che possiamo vedere in questa immagine, l’animale, la pianta, le rocce, sono forme diverse in cui si manifesta la materia. 9788863642926A_007_008_Ap-lez base.qxd:BIO mari 12-01-2011 18:05 Pagina 8 8 Tavola Di che cosa sono fatte le cellule Le cellule sono formate in gran parte da acqua (in media, per il 70%), da una piccola percentuale di ioni, e da una grande varietà di molecole biologiche, o biomolecole, formate da pochi tipi di atomi: il più abbondante è il carbonio, seguito da idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo. Il carbonio, grazie alla sua struttura atomica, è in grado di formare lunghe catene molto stabili, a cui si legano gli altri tipi di atomi. Le catene carboniose inoltre, possono ramificarsi, piegarsi su se stesse e formare anelli, generando una incredibile varietà di sostanze. Molte molecole biologiche sono polimeri, ossia sono formate dalla ripetizione di singole unità, chiamate monomeri. In base al tipo di atomi da cui sono formate e alla loro disposizione, le biomolecole possono essere suddivise in quattro gruppi, ognuno dei quali svolge una funzione diversa negli organismi viventi (figura 1): i carboidrati, i lipidi, le proteine e gli acidi nucleici. I carboidrati o zuccheri sono composti formati da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno. Sono la principale fonte di energia per la cellula ma svolgono anche una funzione strutturale, cioè formano parti delle cellule e degli organismi. I carboidrati semplici sono utilizzati come fonte energetica di utilizzo immediato e possono essere formati da una singola molecola (monosaccaridi) o da due molecole unite tra loro (disaccaridi) (figura 2, in alto). I carboidrati complessi o polisaccaridi hanno funzione strutturale o di riserva energetica. Sono dei polimeri poiché sono formati dall’unione di un numero elevato di carboidrati semplici. Nelle cellule vegetali il principale polisaccaride di riserva è l’amido, un polimero del glucosio; nelle cellule animali è il glicogeno, anch’esso un polimero del glucosio, nel quale però le singole unità sono legate tra loro in modo diverso. Alcuni polisaccaridi hanno anche funzione strutturale: tra questi il più diffuso è senz’altro la cellulosa, che forma gran parte delle piante. Anche la cellulosa è un polimero del glucosio. proteine, lipidi proteine, lipidi, carboidrati carboidrati carboidrati o Figura 1 Il nostro corpo, e gran parte di ciò che mangiamo, sono formati da biomolecole. Gli acidi nucleici sono molecole di grandi dimensioni formate da atomi di carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto e fosforo. Sono polimeri, costituiti da monomeri chiamati nucleotidi. Ciascun nucleotide è formato a sua volta da tre parti: un gruppo fosfato (cioè un atomo di fosforo legato a quattro atomi di ossigeno), una base azotata (una molecola contenente carbonio e azoto) e uno zucchero semplice a cinque atomi di carbonio, che può essere il ribosio o il desossiribosio. Sono due i tipi di acidi nucleici: l’acido ribonucleico o RNA, che contiene lo zucchero ribosio, e l’acido desossiribonucleico o DNA, che contiene lo zucchero desossiribosio. Gli acidi nucleici sono le molecole che contengono l’informazione biologica per la costruzione e il funzionamento di un organismo e consentono di trasmetterla alle cellule figlie quando una cellula si riproduce. qua. I lipidi sono importanti componenti delle membrane cellulari. Alcuni tipi di lipidi, inoltre, funzionano da messaggeri chimici tra le cellule (sono chiamati ormoni). Le proteine sono polimeri formati dall’unione di monomeri chiamati amminoacidi, contenenti carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto. Esistono 20 tipi diversi di amminoacidi i quali, unendosi in vario modo, generano la grande varietà di proteine presenti nelle cellule. Dall’unione di più di dieci amminoacidi si formano molecole chiamate polipeptidi. Una proteina è formata da uno o più polipeptidi, assemblati in modo da assumere una specifica struttura tridimensionale. Le proteine svolgono diverse funzioni: strutturali, di trasporto delle sostanze, di comunicazione e riconoscimento tra cellule. Esistono inoltre proteine chiamate enzimi che accelerano le reazioni chimiche cellulari e ne consentono lo svolgimento. Ogni reazione chimica cellulare avviene grazie a uno specifico enzima. a ogni vertice del poligono corrisponde un atomo di carbonio O atomo di ossigeno O O O O monosaccaridi O disaccaride O O O O O O O O O I lipidi sono formati prevalentemente da atomi di carbonio e di idrogeno e hanno la caratteristica di essere insolubili in acqua. Gli oli vegetali, il burro, la cera d’api sono esempi di lipidi. La funzione principale dei lipidi negli organismi è di riserva energetica; inoltre servono anche come barriere isolanti, grazie al fatto che non si possono sciogliere in ac- O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O polisaccaride o Figura 2 In alto, monosaccaridi e disaccaride; in basso, un polisaccaride è formato dall’unione di un grande numero di monosaccaridi. O 9788863642926A_009_017_Unita1_lez1-2.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:29 Pagina 9 Unità 1 Test e mappe interattivi, file audio mp3, glossario multimediale su disco e online Dalla cellula agli organismi I contenuti Lezione 1 Tutti gli organismi sono fatti di cellule Lezione 2 Dentro la cellula eucariote Lezione 3 La crescita delle cellule Lezione 4 La divisione cellulare I risultati attesi Conoscenze ● ● ● ● ● spiegare i principi della teoria cellulare descrivere la struttura e le funzioni degli organuli cellulari spiegare quali sono i limiti alla crescita delle cellule e descrivere la divisione cellulare descrivere i principali eventi del ciclo cellulare descrivere il processo della mitosi Abilità ● Questa fotografia al microscopio mostra un granulocita neutrofilo, una cellula contenuta nel midollo osseo. L’immagine è stata colorata per evidenziare i diversi organuli. ● ● ● ● riassumere il percorso che ha portato gli scienziati dalla scoperta delle prime cellule alla teoria cellulare identificare, mediante semplici osservazioni, le strutture cellulari visibili al microscopio ottico classificare le cellule in base alla loro struttura riconoscere il ruolo della divisione cellulare nei diversi tipi di organismi calcolare il numero di cromosomi e cromatidi nelle fasi del ciclo cellulare 9788863642926A_009_017_Unita1_lez1-2.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:29 Pagina 10 10 LE CELLULE: ALLA BASE DELLA VITA Lezione 1 Tutti gli organismi sono fatti di cellule In questa lezione Le domande guida Le parole chiave ■ Che cosa afferma la teoria cellulare? ■ Quali sono le differenze tra organismi procarioti e organismi eucarioti? ■ Quali sono i livelli di organizzazione negli organismi pluricellulari? cellula cell microscopio ottico light microscope membrana plasmatica cell membrane nucleo nucleus eucariote eukaryote procariote prokaryote organismo unicellulare unicellular organism organismo pluricellulare multicellular organism Gli organismi viventi, nonostante si presentino sotto forme estremamente diverse, sono tutti costituiti da piccole strutture fondamentali: le cellule. Poiché la maggior parte delle cellule non è visibile a occhio nudo, la loro scoperta e la comprensione della loro importanza come unità di base di tutti i viventi sono acquisizioni relativamente recenti, avvenute solo in seguito all’invenzione del microscopio. ■ La scoperta della cellula A partire dalla metà del Seicento gli scienziati cominciarono a utilizzare i microscopi per osservare gli organismi viventi. Il primo microscopio a essere costruito fu quello ottico. Nel microscopio ottico i raggi luminosi incidenti vengono deviati attraverso una serie di lenti generando così un’immagine ingrandita. tessuto tissue organo organ sistema organ system I primi microscopi Nel 1665 il fisico inglese Robert Hooke (1635-1703) utilizzò un microscopio ottico rudimentale per osservare sottili fettine di sughero. Visto al microscopio, il sughero sembrava contenere migliaia di minuscole celle rettangolari vuote, alle quali il fisico diede il nome di cellule. Oggi sappiamo che le cellule non sono vuote, ma contengono molte strutture. Nella figura 1.1 possiamo osservare una delle illustrazioni di Hooke delle cellule di sughero, accanto a una micrografia di una cellula vegetale che ne mostra le strutture interne. In Olanda, all’incirca nello stesso periodo, Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) progettò un microscopio ottico con cui osservò l’acqua prelevata da uno stagno. Con sua grande sorpresa, scoprì che questi liquidi brulicavano di minuscoli esseri viventi che egli chiamò “animalculi” (in latino “piccoli animali”). Un po’ di storia La storia della cellula Le osservazioni e le conclusioni di molti scienziati hanno contribuito allo sviluppo delle nostre attuali conoscenze sulla cellula. 1674 Anton van Leeuwenhoek osserva piccoli organismi viventi in una goccia d’acqua prelevata da uno stagno, attraverso un semplice microscopio che egli stesso ha costruito. 1665 Robert Hooke pubblica il libro Micrographia, che contiene le illustrazioni delle sezioni di sughero osservate con uno dei primi microscopi. 1600 1665 1674 1700 1800 9788863642926A_009_017_Unita1_lez1-2.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:29 Pagina 11 11 Ø Figura 1.1 Le prime osservazioni al microscopio. A Utilizzando un B A La teoria cellulare Nei due secoli successivi, la costruzione di microscopi più potenti e le numerose osservazioni effettuate da altri scienziati portarono all’analisi più dettagliata di molti organismi e di diversi tipi di cellule. Verso la metà dell’Ottocento tutte queste scoperte furono sintetizzate nella teoria cellulare, un concetto fondamentale della biologia. La teoria cellulare afferma che: ■ tutti gli esseri viventi sono costituiti da cellule; ■ le cellule sono le unità strutturali e funzionali di base di tutti gli organismi viventi; ■ tutte le cellule si originano dalla divisione di cellule preesistenti. ■ Gli organismi eucarioti e procarioti Le cellule mostrano una grande varietà nella forma e nelle dimensioni, sia tra organismi diversi sia in uno stesso organismo. Mediamente hanno un diametro compreso tra 5 e 50 micrometri (1 micrometro è 1/1000 di millimetro), ma esistono alcune eccezioni. Per esempio, i batteri più piccoli raggiungono una lunghezza di soli 0,2 micrometri, mentre i prolungamenti delle cellule nervose delle giraffe possono essere lunghi diversi metri. Nonostante queste differenze, tutte le cellule hanno in comune due caratteristiche: sono circondate da una barriera chiamata membrana plasmatica; ■ contengono una o più molecole di DNA che trasportano le informazioni genetiche. Le cellule vengono distinte in due grandi categorie, a seconda che possiedano o meno un nucleo. Il nucleo è una grande struttura, circondata da una membrana, al cui interno è contenuto il materiale genetico. Gli organismi costituiti da cellule provviste di nucleo sono chiamati eucarioti. Negli organismi procarioti, invece, le cellule sono prive di nucleo. ■ I procarioti Nelle cellule procariote il materiale genetico non è contenuto all’interno di un nucleo. Le cellule procariote sono generalmente più piccole e più semplici di quelle eucariote. Nonostante questa semplicità, i procarioti possono svolgere tutte le attività proprie degli organismi viventi. Essi crescono, si riproducono, reagiscono agli stimoli esterni e alcuni sono anche in grado di muoversi nei liquidi. Tutti i procarioti sono organismi unicellulari; essi comprendono i batteri e gli organismi a loro affini. Gli eucarioti Le cellule eucariote sono generalmente più grandi e più complesse di quelle procariote, perché contengono una serie di strutture e di membrane interne, molte delle quali altamente specia- microscopio rudimentale, Hooke realizzò questo disegno delle cellule di sughero. In questa illustrazione le cellule appaiono come cellette vuote, perché Hooke stava osservando solo le pareti di cellule vegetali morte. B Oggi sappiamo che le cellule vive, come quelle della foglia di una pianta, sono formate da molte strutture. Parola per parola Eucariote e procariote derivano dai termini greci káryon che significa “noce, nucleo”, eu che significa “bene” e pro che significa “prima”. Pertanto procariote significa “prima del nucleo” ed eucariote “buon nucleo”. Scrivila tu! Utilizzando Internet effettua una ricerca su una nuova scoperta relativa alla cellula o alle sue strutture. Assicurati di riportare il nome dello scienziato o degli scienziati responsabili della scoperta. Rielabora il materiale raccolto per preparare un’esposizione orale. 1838 Matthias Schleiden giunge alla conclusione che tutte le piante sono fatte di cellule. 1839 Theodor Schwann afferma che tutti gli animali sono fatti di cellule. 1838 1839 1855 1970 Lynn Margulis avanza l’ipotesi che determinati organuli, piccole strutture contenute in alcune cellule, siano stati in origine cellule libere, dotate di vita indipendente. 1855 Rudolph Virchow propone la tesi secondo cui tutte le cellule derivano da cellule preesistenti, completando la teoria cellulare. 1900 1970 2000 9788863642926A_009_017_Unita1_lez1-2.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:29 Pagina 12 12 LE CELLULE: ALLA BASE DELLA VITA O Figura 1.2 Gli eucarioti e i procarioti. La cellula eucariote (A) possiede un nucleo e molte più strutture rispetto alla cellula procariote (B). Qual è la struttura più evidente nelle cellule eucariote della micrografia? B A lizzate. Come mostra la figura 1.2, le cellule eucariote contengono un nucleo che separa il materiale genetico dal resto della cellula. Gli eucarioti possono essere piccoli organismi unicellulari oppure organismi di grandi dimensioni formati da miliardi di cellule; essi comprendono piante, animali, funghi e protisti. Gli organismi unicellulari Gli organismi formati da una sola cellula sono chiamati organismi unicellulari. Essi svolgono tutte le funzioni proprie degli esseri viventi: crescono, reagiscono agli stimoli ambientali, trasformano energia e si riproducono. Gli organismi unicellulari possono essere sia procarioti sia eucarioti. ■ La diversità della vita cellulare Ma come è possibile che da questi due tipi cellulari di base possa avere origine l’infinita varietà delle forme di vita che osserviamo intorno a noi? Le differenze tra gli organismi nascono dalle modalità con cui le cellule si specializzano per svolgere determinate funzioni e da come esse si associano tra loro per formare un organismo pluricellulare. O Figura 1.3 I livelli di organizzazione di un organismo pluricellulare. Negli organismi pluricellulari si notano livelli di complessità crescente: cellule con forme e funzioni diverse danno origine ai diversi tessuti, organi e sistemi. Gli organismi pluricellulari Gli organismi formati da più cellule eucariote sono definiti pluricellulari. Le cellule che li formano si possono sviluppare con diverse modalità per svolgere compiti differenti, mediante un processo chiamato specializzazione cellulare. I livelli di organizzazione Come si può osservare nella figura 1.3, in un organismo pluricellulare si distinguono quattro livelli di organizzazione: le singole cellule, i tessuti, gli organi e i sistemi. Un tessuto è un gruppo di cellule simili che svolgono una determinata funzione. Esistono quattro tipi principali di tessuto: epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso. Tessuti di tipo diverso possono lavorare insieme per formare un organo. Infine, un gruppo di organi che lavorano in modo coordinato per svolgere una specifica funzione formano un sistema, come per esempio il sistema nervoso. organismo tarsio sistema (nervoso: occhi, cervello, nervi) organo occhio Sai rispondere? 1. Quali sono le caratteristiche comuni a tutte le cellule? 2. Tutti gli organismi procarioti sono unicellulari? 3. Tutti gli organismi unicellulari sono procarioti? tessuto Provaci tu! cellula Osserva e realizza un disegno Procurati una lente di ingrandimento e osserva la superficie di alcuni semi di girasole, dalla caratteristica buccia a righe chiare e scure. Realizza un disegno di quello che riesci a distinguere. 9788863642926A_009_017_Unita1_lez1-2.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:29 Pagina 13 UNITÀ 1 DALLA CELLULA AGLI ORGANISMI 13 Lezione 2 Dentro la cellula eucariote In questa lezione Le domande guida ■ Quali sono i principali organuli cellulari e le loro funzioni? Le parole chiave citoplasma cytoplasm organulo organelle nucleo nucleus involucro nucleare nuclear envelope cromatina chromatin cromosoma chromosome nucleolo nucleolus ribosoma ribosome reticolo endoplasmatico endoplasmic reticulum apparato di Golgi Golgi apparatus lisosoma lysosome mitocondrio mitochondrion nucleo Una cellula può essere paragonata a una fabbrica. Infatti, come una fabbrica, che necessita di macchinari, operai e uffici per la propria produzione e per tutte le attività a essa connesse, la cellula utilizza per le sue funzioni vitali strutture diverse, ciascuna con un compito preciso. All’interno della cellula eucariote si possono distinguere due parti fondamentali: il nucleo e il citoplasma. Il citoplasma è la regione della cellula esterna al nucleo all’interno della quale si trovano strutture specializzate chiamate organuli. La figura 2.1 mostra gli organuli contenuti nei due tipi principali di cellula eucariote: la cellula vegetale e la cellula animale. reticolo endoplasmatico liscio cloroplasto chloroplast vacuolo vacuole citoscheletro cytoskeleton ciglia cilia flagelli flagella nucleolo involucro nucleare reticolo endoplasmatico ruvido ribosoma (libero) ribosoma (attaccato) parete cellulare apparato di Golgi membrana plasmatica cloroplasto mitocondrio vacuolo ■ Il nucleo Il nucleo contiene quasi tutto il DNA della cellula e quindi le istruzioni codificate per la produzione di proteine e di altre importanti molecole. Il nucleo può essere considerato il centro di controllo della cellula. Il nucleo, come mostra la figura 2.2, è circondato da due membrane che, nell’insieme, formano l’involucro nucleare. Esso presenta migliaia di pori che permettono gli scambi di materiali, come proteine, RNA e altre molecole, tra l’interno e l’esterno del nucleo. cellula vegetale nucleolo nucleo involucro nucleare ribosoma (libero) membrana plasmatica reticolo endoplasmatico ruvido ribosoma (attaccato) O Figura 2.1 La struttura delle cellule. Le cellule animali e vegetali contengono molti organuli. Alcuni di essi sono specifici delle cellule vegetali o di quelle animali, altri invece, come i mitocondri, si ritrovano in entrambi i tipi di cellule. Quali strutture sono presenti solo nelle cellule vegetali? reticolo endoplasmatico liscio centrioli mitocondrio apparato di Golgi cellula animale 9788863642926A_009_017_Unita1_lez1-2.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:29 Pagina 14 14 ■ Il reticolo endoplasmatico nucleolo cromatina o Figura 2.2 Il nucleo. Il nucleo contiene il DNA sotto forma di cromatina. Le informazioni ereditarie vengono copiate dal DNA e inviate, attraverso i pori nucleari, al resto della cellula. La regione piccola e densa all’interno del nucleo è il nucleolo. Se il nucleo è il centro di controllo della maggior parte dei processi cellulari degli eucarioti, come fanno i procarioti a vivere senza nucleo? involucro nucleare pori nucleari Le molecole di DNA, unite a proteine, formano un materiale granuloso chiamato cromatina che, generalmente, si trova distribuito uniformemente nel nucleo. Quando una cellula si divide, la cromatina si compatta formando grosse strutture chiamate cromosomi, visibili al microscopio ottico. La maggior parte dei nuclei contiene anche una regione piccola e densa denominata nucleolo, in cui vengono assemblati i ribosomi. ■ I ribosomi La maggior parte delle cellule contiene un numero molto elevato di minuscole strutture chiamate ribosomi. I ribosomi sono piccoli organuli cellulari costituiti da RNA e proteine nei quali vengono prodotte e assemblate le proteine in base alle istruzioni ricevute dal nucleo. Le cellule eucariote contengono un sistema di membrane interne chiamato reticolo endoplasmatico (in genere abbreviato con la sigla RE). Il reticolo endoplasmatico viene utilizzato per assemblare le componenti lipidiche della membrana plasmatica, insieme alle proteine e ad altri materiali che devono essere trasportati all’esterno della cellula. La porzione del reticolo endoplasmatico coinvolta nella sintesi delle proteine è definita reticolo endoplasmatico ruvido, così chiamato per la presenza di ribosomi sulla sua superficie, come si può osservare nella figura 2.3. Il reticolo endoplasmatico ruvido è molto sviluppato nelle cellule che producono grandi quantità di proteine destinate a essere esportate. Le altre proteine cellulari sono invece sintetizzate su ribosomi “liberi”, non attaccati a membrane. Le zone del reticolo endoplasmatico che non presentano ribosomi formano il reticolo endoplasmatico liscio. In molte cellule, il reticolo endoplasmatico liscio contiene diversi enzimi che svolgono specifiche funzioni, tra cui la sintesi dei lipidi di membrana e la detossificazione, cioè la demolizione, di alcune sostanze, come alcol e farmaci. ■ L’apparato di Golgi Molte delle sostanze prodotte nel reticolo endoplasmatico vengono trasportate, all’interno di vescicole, verso l’apparato di Golgi. Come illustrato nella figura 2.4, l’apparato di Golgi è formato da una serie di dischi appiattiti, impilati l’uno sull’altro. La funzione dell’apparato di Golgi è quella di modificare, smistare e “confezionare” le proteine e altri materiali assemblati nel reticolo endoplasmatico per prepararli a essere immagazzinati nella cellula o espulsi all’esterno. Il reticolo endoplasmatico e l’apparato di Golgi lavorano insieme svolgendo una funzione paragonabile a quella di un reparto d’imballaggio e trasporto di una fabbrica: essi, infatti, modificano e aggiungono componenti alle diverse molecole per poi inviarle alle loro destinazioni finali. O Figura 2.3 Il reticolo endoplasmatico ruvido. Il reticolo endoplasmatico ruvido è la sede in cui vengono sintetizzate le proteine destinate a essere portate fuori dalla cellula. ribosomi 9788863642926A_009_017_Unita1_lez1-2.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:29 Pagina 15 UNITÀ 1 DALLA CELLULA AGLI ORGANISMI 15 vescicola ■ I lisosomi Come ogni fabbrica ben organizzata, anche la cellula possiede strutture che servono per “ripulirla” dalle sostanze che devono essere eliminate. Queste strutture sono i lisosomi, piccoli organuli ricchi di enzimi digestivi in grado di demolire in molecole più piccole qualsiasi sostanza presente all’interno della cellula. Essi possono anche distruggere gli organuli cellulari invecchiati o danneggiati riducendoli nei loro composti chimici di base, che possono essere riutilizzati per altri scopi. ■ I mitocondri e i cloroplasti Così come una fabbrica non può andare avanti senza una fonte di energia, allo stesso modo la cellula, per produrre le proteine, per muovere le molecole nel citoplasma o per svolgere qualsiasi altra attività necessaria alla sua sopravvivenza, ha bisogno di energia. La cellula può procurarsi l’energia necessaria per le sue funzioni sia utilizzando un combustibile chimico (come il glucosio o altri zuccheri) sia sfruttando l’energia solare. membrana interna I mitocondri Tutte le cellule, animali e vegetali, utilizzano l’energia chimica immagazzinata nelle molecole di glucosio per produrre composti che esse sono in grado di utilizzare direttamente. Queste trasformazioni avvengono all’interno di particolari organuli chiamati mitocondri. Come è mostrato nella figura 2.5, un mitocondrio è formato da due membrane, una esterna liscia e una interna ripiegata. o Figura 2.4 L’apparato di Golgi. Nell’apparato di Golgi le molecole vengono modificate, “confezionate” e spedite alle loro destinazioni finali all’interno di vescicole. I cloroplasti Per procurarsi l’energia di cui necessitano, gli animali devono alimentarsi. Nelle cellule vegetali e in quelle di alcune alghe, invece, questa funzione è svolta dai cloroplasti: i cloroplasti catturano l’energia solare e la convertono in energia chimica in un processo chiamato fotosintesi. Come possiamo osservare nella figura 2.5, anche i cloroplasti sono formati da una doppia membrana. A differenza dei mitocondri, però, i cloroplasti presentano al loro interno altri ammassi di membrane impilate contenenti clorofilla, un pigmento verde. I cloroplasti, per la loro capacità di catturare l’energia solare e convertirla in energia chimica, possono essere paragonati ai pannelli solari della cellula. Le membrane impilate all’interno dei cloroplasti contengono clorofilla. ø Figura 2.5 Le centrali energetiche di una cellula vegetale. I cloroplasti e i mitocondri sono entrambi coinvolti nei processi di conversione dell’energia che avvengono all’interno della cellula. membrana esterna membrana interna mitocondrio cloroplasto membrana esterna 9788863642926A_009_017_Unita1_lez1-2.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:29 Pagina 16 16 LE CELLULE: ALLA BASE DELLA VITA vacuolo ■ I vacuoli Così come ogni fabbrica dispone di un magazzino, anche le cellule immagazzinano materiali in strutture a forma di sacco chiamate vacuoli. Nelle cellule animali i vacuoli possono contenere proteine, grassi o carboidrati. Nelle cellule vegetali, come quella della figura 2.6, spesso è presente un grosso vacuolo centrale che immagazzina acqua e sali minerali. In queste cellule i vacuoli svolgono anche una funzione di supporto: infatti la pressione dell’acqua presente al loro interno consente alla pianta di sostenere strutture pesanti come foglie e fiori. o Figura 2.6 I vacuoli. Nelle cellule vegetali il vacuolo centrale immagazzina acqua, sali minerali, proteine e carboidrati. In che modo il vacuolo conferisce sostegno strutturale alla pianta? O Figura 2.7 Il citoscheletro. Una rete di filamenti proteici fornisce alla cellula un’intelaiatura che risulta robusta e flessibile e, al tempo stesso, è coinvolta in diverse forme di movimento cellulare. Nella fotografia al microscopio ottico a fluorescenza sono ben riconoscibili i microtubuli (in giallo) e i microfilamenti (in viola chiaro). to di materiali da una parte all’altra della cellula e il cambiamento della forma generale della cellula. I due tipi principali di filamenti proteici che costituiscono il citoscheletro sono i microtubuli e i microfilamenti, mostrati nella figura 2.7. I microtubuli formano anche l’impalcatura interna di protuberanze della cellula chiamate ciglia e flagelli. Le cellule possono utilizzare queste strutture per muoversi, come fanno gli spermatozoi grazie alla presenza di un flagello, oppure per spostare i materiali con cui vengono a contatto. Per esempio, nel caso delle cellule che rivestono la trachea, le ciglia intrappolano il muco e le impurità per spingerli verso l’esterno, mantenendo così pulite le vie respiratorie. ■ Il citoscheletro Per finire, come qualsiasi fabbrica, anche la cellula ha bisogno di strutture interne di supporto per resistere alle forze e alle pressioni cui è sottoposta. Nelle cellule eucariote questa funzione è svolta da una struttura chiamata citoscheletro. Il citoscheletro è una rete di filamenti proteici che conferisce rigidità, forma e organizzazione alla cellula. Oltre a fornire sostegno meccanico, il citoscheletro è anche coinvolto in molti movimenti cellulari, tra cui il traspor- reticolo endoplasmatico Sai rispondere? 1. Come si chiama la struttura di rivestimento del nucleo? 2. Qual è la principale differenza tra reticolo endoplasmatico liscio e ruvido? 3. I mitocondri si trovano soltanto nelle cellule animali? E i vacuoli? 4. Da che cosa è costituito il citoscheletro? membrana plasmatica microtubulo COMPETENZE * AREA COMPETENZE microfilamento ribosomi mitocondrio Minilab Come appaiono le cellule di una cipolla osservate al microscopio ottico? Materiali occorrenti ■ cipolla ■ acqua ■ soluzione iodata (tintura di iodio) ■ microscopio ottico ■ vetrini portaoggetti e vetrini coprioggetti ■ bisturi [attenzione! maneggiare con cautela] ■ contagocce Il procedimento 1. Prendete la cipolla e, dopo aver tolto gli strati superficiali secchi, asportate delicatamen- te la pellicina umida e trasparente che si trova tra uno strato e l’altro. 2. Mettete una goccia d’acqua su un vetrino portaoggetti. 3. Appoggiate la pellicina sulla goccia d’acqua e ricopritela con il vetrino coprioggetti. Osservate il preparato al massimo ingrandimento possibile, annotando ciò che vedete. 4. Ripetete l’osservazione ai diversi ingrandimenti, aggiungendo lungo il bordo due gocce di soluzione iodata, così da ottenere un preparato colorato. Le conclusioni 1. Quale forma hanno le cellule prelevate sotto la superficie della cipolla? Quali elementi cellulari si possono distinguere? 2. Che cosa cambia nel vetrino colorato con la soluzione iodata? 9788863642926A_009_017_Unita1_lez1-2.qxd:BIO mari 11-04-2011 Per approfondire 17:30 Pagina 17 17 TEM I microscopi I microscopi ottici composti I microscopi più comuni, quelli che si trovano in ogni laboratorio di biologia, sono i microscopi ottici composti, che permettono di ottenere ingrandimenti di un oggetto concentrandovi raggi di luce visibile. I microscopi composti contengono più di una lente e riescono a fornire immagini ingrandite fino a 1000 volte (1000⫻). Queste caratteristiche li rendono idonei allo studio e all’osservazione di molti tipi di cellule e microrganismi, che in alcuni casi possono essere studiati quando sono ancora vivi. L’osservazione al microscopio ottico è facilitata dall’impiego di coloranti chimici che rendono più evidenti le strutture cellulari. Negli ultimi anni, l’impiego di coloranti fluorescenti è stato associato all’uso di videocamere e computer per ottenere immagini tridimensionali di processi come il movimento cellulare. I microscopi elettronici I microscopi ottici ci consentono di ottenere immagini abbastanza definite soltanto di oggetti con un diametro maggiore di 0,2 micrometri. Per osservare oggetti più piccoli occorrono i microscopi elettronici. Negli anni venti del secolo scorso, alcuni fisici tedeschi scoprirono che utilizzando dei magneti era possibile concentrare un fascio di elettroni nello stesso modo in cui una lente di vetro focalizza un raggio di luce. Da questa scoperta sono nati sia i televisori sia i microscopi elettronici. Un microscopio elettronico può fornire ingrandimenti 1000 volte maggiori di quelli ottenuti con il microscopio ottico, come mostrato nella figura 1 . Ne esistono due tipi fondamentali: ■ ■ LM Figura 1 Fotografie al microscopio. Cellule osservate al microscopio ottico (LM), elettronico a trasmissione (TEM) ed elettronico a scansione (SEM). I microscopi elettronici presentano alcuni limiti. Innanzitutto, i campioni devono essere tenuti sotto vuoto, altrimenti la collisione tra gli elettroni e le particelle dell’aria produrrebbe immagini poco definite: per questo, i microscopi elettronici permettono di studiare soltanto campioni non viventi. Inoltre, quando si utilizza il TEM, i campioni devono essere tagliati in fettine sottilissime perché possano essere attraversati dagli elettroni. Il SEM, infine, fornisce immagini molto realistiche della superficie dei campioni ma non è in grado di evidenziarne la struttura interna. I microscopi a scansione a effetto tunnel Negli anni ottanta del secolo scorso è nato un nuovo tipo di microscopi che non utilizza lenti di alcun tipo (né di vetro né magnetiche) per ingrandire le immagini. Questi microscopi sono chiamati microscopi a scansione a effetto tunnel (STM, dall’inglese Scanning Tunneling Microscope) e utilizzano una punta sottilissima, simile a una sonda, che si sposta lungo la superficie del campione. I microscopi a scansione a effetto tunnel consentono di ottenere immagini di singoli atomi e molecole e per questo sono diventati uno degli strumenti principali per l’osservazione e la manipolazione della materia nell’ambito delle nanotecnologie. A differenza dei TEM e dei SEM, non richiedono che il campione sia sotto vuoto. Per capire e per riflettere i microscopi elettronici a trasmissione (TEM, dall’inglese Transmission Electron Microscope); i microscopi elettronici a scansione (SEM, dall’inglese Scanning Electron Microscope). Il TEM (figura 2) invia un fascio di elettroni sul campione: alcuni elettroni vengono deviati o assorbiti, mentre altri attraversano il campione e vanno a finire su uno schermo fluorescente o su una lastra fotografica, dove si forma un’immagine molto ingrandita dell’oggetto. Il SEM, invece, utilizza un sottile fascio di elettroni che viene fatto scorrere sulla superficie del campione. Nei punti in cui gli elettroni colpiscono il campione, vengono emessi altri elettroni che producono un’immagine tridimensionale della superficie dell’oggetto su uno schermo televisivo. SEM Figura 2 Microscopio elettronico a trasmissione. 1. Uno strumento che produce immagini ingrandite di un oggetto utilizzando raggi di luce visibile è chiamato: a. microscopio ottico. b. microscopio elettronico a trasmissione. c. microscopio elettronico a scansione. d. TEM. 2. Quale tipo di microscopio utilizzereste per osservare: (a) i dettagli di un mitocondrio; (b) un microrganismo presente in una goccia d’acqua; (c) la struttura della membrana plasmatica; (d) la struttura di una superficie metallica, per esempio di una sottilissima lamina d’oro? 3. Osservate la figura 1; in quale immagine potete notare i dettagli più fini della superficie delle cellule? Perché? 4. In che cosa sono simili i microscopi ottici e quelli elettronici? In che cosa differiscono? 5. In quali altri campi, oltre alla biologia, sono usati i microscopi? 9788863642926A_018_029_Unita1_lez3-4.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:32 Pagina 18 18 LE CELLULE: ALLA BASE DELLA VITA Lezione 3 La crescita delle cellule In questa lezione Le domande guida ■ Le parole chiave Quali sono i limiti alla crescita delle cellule? rapporto superficie/volume surface/volume ratio Che cosa succede alle cellule di un organismo durante il suo accrescimento? In altre parole, un essere vivente diventa più grande perché le sue cellule crescono di dimensioni o perché aumenta il numero delle cellule che lo costituiscono? Nella maggior parte dei casi è vera la seconda ipotesi: il corpo di un organismo cresce perché aumenta il numero delle cellule, mentre le loro dimensioni restano invariate. ■ I limiti alla crescita della cellula Ci sono due motivi principali per i quali le cellule si dividono piuttosto che continuare a crescere all’infinito. Quando una cellula diventa più grande, aumentano le richieste nei confronti del suo DNA. Inoltre, crescendo la cellula deve far fronte a un maggior numero di problemi legati al trasporto di sostanze attraverso la membrana plasmatica. Il ruolo del DNA Le informazioni che controllano il funzionamento di una cellula sono immagazzinate nella molecola di DNA. Fin quando una cellula è piccola, il materiale genetico che ha a disposizione è sufficiente per far fronte a tutte le sue necessità. Man mano che le dimensioni della cellula aumentano, in O Figura 3.1 Il rapporto tra la superficie e il volume nelle cellule. La riduzione del rapporto superficie/volume rende più difficili gli scambi di materiale tra l’interno e l’esterno della cellula. Calcolate l’area superficiale, il volume e il rapporto superficie/volume di una cellula cubica immaginaria avente uno spigolo di 4 cm. divisione cellulare cell division genere, non vengono prodotte nuove copie di DNA e il materiale genetico disponibile è sempre meno in grado di soddisfare i crescenti bisogni della cellula. Gli scambi di materiali L’altra ragione per cui le dimensioni delle cellule sono limitate ha a che fare con la necessità di scambiare materiali con l’esterno: in particolare, le sostanze nutritive, l’ossigeno e l’acqua devono entrare nella cellula attraverso la membrana plasmatica, mentre i prodotti di rifiuto devono uscire. La velocità con cui si verificano questi scambi dipende dall’area superficiale della cellula, che corrisponde all’area totale della sua membrana plasmatica. Invece, la velocità con cui vengono consumate le sostanze nutritive e l’ossigeno e con cui vengono generati i prodotti di rifiuto dipende dal volume della cellula. Pertanto, comprendere come varia il rapporto tra l’area superficiale di una cellula e il suo volume, definito rapporto superficie/volume, è la chiave per capire perché le cellule debbano dividersi quando crescono. Il rapporto superficie/volume Consideriamo un’ipotetica cellula di forma cubica come quella rappresentata nella figura 3.1. Se lo spigolo della rapporto superficie/volume nelle cellule dimensioni della cellula 1 cm 2 cm 1 cm 3 cm 1 cm 2 cm 2 cm 3 cm 3 cm superficie (lunghezza altezza numero di facce) 1 cm 1 cm 6 6 cm2 2 cm 2 cm 6 24 cm2 3 cm 3 cm 6 54 cm2 volume (lunghezza larghezza altezza) 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm3 2 cm 2 cm 2 cm 8 cm3 3 cm 3 cm 3 cm 27 cm3 rapporto superficie/volume 6/16:1 24 / 8 3 : 1 54 / 27 2 : 1 9788863642926A_018_029_Unita1_lez3-4.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:32 Pagina 19 UNITÀ 1 DALLA CELLULA AGLI ORGANISMI 19 cellula è di 1 cm, l’area della sua superficie totale è di 6 cm2 e il suo volume è di 1 cm3. Questo significa che tutte le sostanze che entrano ed escono da una cellula con volume pari a 1 cm3 devono attraversare una membrana plasmatica che ha una superficie di 6 cm2. In questo caso, il rapporto superficie/volume è pari a 6. Come possiamo osservare nella figura 3.1, se raddoppia la lunghezza dello spigolo, il volume della cellula aumenta di otto volte (diventa 8 cm3), mentre l’area della sua superficie totale aumenta solo di quattro volte (diventa 24 cm2). Il rapporto tra l’area superficiale e il volume è quindi uguale a 3. Questa cellula, otto volte più grande della precedente, avrà bisogno di scambiare con l’esterno una quantità di materiali otto volte maggiore rispetto all’altra cellula. In altri termini, una quantità otto volte maggiore di sostanze deve attraversare una membrana che è solo quattro volte più ampia rispetto a quella originale. Questa considerazione viene confermata anche se triplichiamo la lunghezza del lato della cellula. In questo caso, il rapporto superficie/volume si riduce a 2, in quanto il volume della cellula è uguale a 27 cm3, mentre la sua area superficiale è di 54 cm2. In generale, possiamo notare che il volume aumenta più rapidamente dell’area superficiale, e che, di conseguenza, quando aumentano le dimensioni della cellula, il rapporto superficie/volume diminuisce. È proprio questa riduzione la causa dei problemi che la cellula deve affrontare quando cresce. Infatti, con l’aumento delle dimensioni, diventa difficile per una cellula far entrare dalla membrana plasmatica tutte le sostanze necessarie per la sua sopravvivenza e fare uscire tutte quelle che devono essere eliminate come materiali di rifiuto. ■ La divisione di una cellula Siccome esistono limiti precisi alla crescita cellulare, una cellula si divide in due cellule “figlie” nel momento in cui raggiunge le massime dimensioni compatibili con la sua sopravvivenza. Il processo attraverso cui una cellula si divide dando origine a due cellule figlie è chiamato divisione cellulare. Ogni cellula figlia avrà un rapporto superficie/volume maggiore rispetto alla cellula originaria con la conseguenza che gli scambi di materiale con l’ambiente esterno saranno più efficienti. Prima che la divisione cellulare abbia inizio, la cellula duplica, cioè copia, tutto il suo DNA; in tal modo ogni cellula figlia potrà ricevere un corredo completo di informazioni genetiche. La divisione cellulare è il processo che permette a un organismo di crescere senza che la sue cellule aumentino di dimensioni (figura 3.2). o Figura 3.2 La crescita di un individuo. Gli esseri viventi crescono producendo nuove cellule. Sebbene un pinguino adulto sia più grande di un cucciolo, le loro cellule hanno le stesse dimensioni. Sai rispondere? 1. Quando aumentano le dimensioni della cellula che cosa succede al suo rapporto superficie/volume? 2. La quantità di DNA presente in una cellula aumenta man mano che essa cresce di dimensioni? 3. Man mano che la cellula cresce aumenta la sua capacità di scambiare materiali con l’esterno? 4. Come fa la cellula ad aumentare il rapporto superficie/volume? Minilab Materiali occorrenti ■ 2 uova sode sgusciate ■ colorante alimentare blu ■ contenitore cilindrico graduato (becher) da 150 ml ■ bisturi da dissezione [attenzione! maneggiare con cautela] ■ cucchiaio ■ fogli di carta assorbente ■ righello Il procedimento 1. Indossate un paio di guanti in lattice e un grembiule. Versate 100 ml di acqua nel becher. Aggiungete 10 gocce di colorante alimentare blu e mescolate con un cucchiaio. 2. Utilizzate il bisturi per tagliare a metà un uovo sodo. Rimuovete il tuorlo. Ritagliate un cubetto di 8 mm dalla parte bianca più spessa. 3. Mettete il cubetto e l’altro uovo sodo intero all’interno del becher con la soluzione colorata. 4. Dopo 10 minuti rimuovete attentamente il cubetto e l’uovo intero dal becher utilizzando un cucchiaio e posizionateli su un foglio di carta assorbente. 5. Tagliate il cubetto d’uovo a metà. Pulite la lama del bisturi e tagliate a metà anche l’uovo sodo intero. Con il righello misurate la distanza percorsa dal colorante blu nel cubetto d’uovo e nell’uovo intero. Le conclusioni 1. Qual è la differenza tra la distanza percorsa dal colorante nel cubetto e nell’uovo intero? 2. Utilizzate il paragone con l’uovo intero e con il cubetto per spiegare perché una cellula non può continuare a crescere all’infinito. AREA COMPETENZE * AREA COMPETENZE * ARE Quali sono i fattori che impediscono a una cellula di crescere all’infinito? 9788863642926A_018_029_Unita1_lez3-4.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:32 Pagina 20 20 LE CELLULE: ALLA BASE DELLA VITA Lezione 4 La divisione cellulare In questa lezione Le domande guida Le parole chiave ■ Quali sono i principali eventi del ciclo cellulare? ■ Quali sono le fasi della divisione cellulare? ■ Che cosa differenzia le cellule tumorali dalle altre cellule? scissione binaria binary fission mitosi mitosis citodieresi cytokinesis cromosoma chromosome cromatidi fratelli sister chromatids centromero centromere ciclo cellulare cell cycle interfase interphase La divisione cellulare non consiste in una semplice scissione della cellula in due parti. È infatti importante che le cellule figlie ricevano tutte le informazioni necessarie per costruire le proprie molecole e gli organuli di cui hanno bisogno per funzionare. Pertanto ogni cellula, prima di dividersi, deve duplicare il proprio DNA. Questo, infatti, è ciò che permette a ogni cellula figlia di ricevere una copia completa del materiale genetico, esattamente identica a quella della cellula “madre”. Ma quali conseguenze ha la divisione cellulare nella vita di un organismo? ■ Il ruolo della divisione cellulare La divisione cellulare avviene con meccanismi diversi e svolge ruoli differenti nei diversi tipi di organismi. Nella maggior parte dei procarioti, la divisione cellulare si svolge mediante un processo relativamente semplice, chiamato scissione binaria, che consiste nella separazione del contenuto cellulare in due O Figura 4.1 La divisione cellulare nelle cellule procariote. Fotografia al microscopio elettronico a trasmissione di un batterio in divisione. È visibile il materiale genetico duplicato che si distribuisce tra le due cellule figlie. centriolo centriole profase prophase fuso mitotico mitotic spindle metafase metaphase anafase anaphase telofase telophase tumore tumor parti in seguito alla duplicazione del materiale genetico. Ciascuna delle cellule figlie così prodotte riceverà una copia del materiale genetico duplicato. Pertanto negli organismi procarioti, come il batterio della figura 4.1, la divisione cellulare dà origine a nuovi individui geneticamente uguali all’organismo progenitore. Negli eucarioti, caratterizzati da cellule provviste di un nucleo che racchiude il materiale genetico, la divisione cellulare avviene con un meccanismo molto più complesso, articolato in due fasi principali: la prima fase, che consiste nella divisione del nucleo cellulare, è chiamata mitosi; la seconda fase, detta citodieresi, porta alla divisione del citoplasma. Gli organismi eucarioti unicellulari si riproducono mediante la mitosi e la citodieresi. Si tratta di una forma di riproduzione asessuata, in quanto i nuovi individui che si formano sono geneticamente identici all’organismo progenitore. Negli organismi pluricellulari, invece, la divisione cellulare consente l’accrescimento progressivo dell’organismo a partire da una singola cellula e, al tempo stesso, la sostituzione delle cellule morte o danneggiate. Per esempio, è grazie alla divisione cellulare che le cellule dell’epidermide possono essere rimpiazzate velocemente dopo una lieve ferita. ■ I cromosomi Nelle cellule eucariote, le informazioni genetiche che vengono trasferite da una generazione cellulare all’altra sono contenute in strutture, formate da DNA e proteine, chiamate cromosomi. Le cellule degli organismi di ogni specie contengono un numero caratteristico di cromosomi: per esempio, le cellule dei moscerini della frutta ne hanno 8, quelle degli esseri umani 46, e quelle delle carote 18. 9788863642926A_018_029_Unita1_lez3-4.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:32 Pagina 21 UNITÀ 1 DALLA CELLULA AGLI ORGANISMI 21 Ø Figura 4.2 I cromosomi. A In ogni cromosoma i cromatidi fratelli sono uniti nel centromero. B Alcuni cromosomi umani osservati al microscopio elettronico. Perché è importante che i due cromatidi fratelli siano identici? cromatidi fratelli centromero B Nella maggior parte delle cellule i cromosomi sono visibili solo durante la divisione cellulare, quando le molecole di DNA e proteine, che in genere si trovano distribuite uniformemente nel nucleo sotto forma di cromatina, si condensano formando strutture compatte osservabili al microscopio ottico. Dato che prima della divisione cellulare avviene la duplicazione del materiale genetico, ogni cromosoma è costituito da due filamenti identici di DNA, chiamati cromatidi fratelli. Come osserviamo nella figura 4.2, i due cromatidi sono uniti in una zona detta centromero. ■ Il ciclo cellulare cellulare la cellula cresce, duplica il suo DNA, e si divide in due cellule figlie. Per ogni singola cellula, quando ha inizio il ciclo cellulare? Perché si parla di ciclo? osi i mit es er di L’interfase è il periodo più lungo del ciclo cellulare durante il quale si svolgono importanti attività all’interno della cellula. ■ Durante la fase G1 (dall’inglese gap = “spazio, intervallo”) la cellula si accresce e produce nuove proteine e nuovi organuli cellulari. ■ Nel successivo intervallo di tempo, detto fase S (da “sintesi”), avviene la duplicazione dei cromoso- to ■ L’interfase ø Figura 4.3 Il ciclo cellulare. Durante il ciclo fase G1 (crescita della cellula) ci Tutto ciò che accade a una cellula dal momento in cui nasce a quello in cui si divide fa parte di una sequenza ordinata di eventi chiamata ciclo cellulare. Durante il ciclo cellulare, una cellula cresce, si prepara alla divisione e infine si divide in due cellule figlie, ognuna delle quali darà inizio a un nuovo ciclo. Il ciclo cellulare è costituito da quattro fasi principali, mostrate nella figura 4.3. La mitosi e la citodieresi si svolgono durante la fase M. Tra una divisione cellulare e quella successiva intercorre un intervallo di tempo, comprendente le fasi G1, S e G2, che nel suo complesso viene chiamato interfase. mi, cioè la cellula raddoppia il proprio contenuto di DNA. In genere, una volta che la cellula entra nella fase S e inizia a duplicare i propri cromosomi, va avanti a completare anche la parte restante del ciclo cellulare. ■ Nel corso della fase G2 la cellula si prepara alla divisione, producendo le molecole e gli organuli necessari per questo processo. Durante l’interfase, nelle cellule animali viene avviata anche la duplicazione dei centrioli, due piccole strutture cilindriche costituite da microtubuli e situate nel citoplasma in prossimità dell’involucro nucleare. d ce ivis llu io la ne re fas e M A fase G2 (preparazione alla mitosi) fase S (duplicazione del DNA) interfase 9788863642926A_018_029_Unita1_lez3-4.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:32 Pagina 22 22 LE CELLULE: ALLA BASE DELLA VITA ■ La mitosi Al termine dell’interfase la cellula è pronta per iniziare la divisione cellulare. La mitosi è un processo continuo, ma i biologi vi distinguono quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase. A seconda del tipo di cellula, queste quattro fasi possono durare da pochi minuti a diversi giorni. Possiamo visualizzare ciò che accade in ogni fase osservando la figura 4.4. ø Figura 4.4 Gli eventi del ciclo cellulare. Nelle cellule eucariote, il ciclo cellulare comprende l’interfase, la mitosi (divisione del nucleo) e la citodieresi (divisione del citoplasma). Le quattro fasi della mitosi sono: profase, metafase, anafase e telofase. Gli eventi illustrati sono caratteristici delle cellule animali. Qual è la funzione del fuso mitotico? Qual è la differenza tra la cellula che si forma al termine della telofase e quella che entra nella profase? La profase La profase è la prima fase della mitosi ed è anche la più lunga, in quanto può occupare fino al 50-60% del tempo totale necessario per completare l’intero processo. Durante la profase i cro- mosomi diventano visibili. Inoltre, in questa fase, l’involucro nucleare si dissolve progressivamente fino a scomparire e le due coppie di centrioli migrano verso le estremità opposte della cellula. Quando i centrioli hanno raggiunto i poli opposti della cellula, i microtubuli si organizzano a costituire un fascio, il fuso mitotico, che va da un polo all’altro. Il fuso mitotico si forma sia nelle cellule animali sia in quelle vegetali, sebbene nelle seconde manchino i centrioli. Al termine della profase alcuni cromosomi cominciano ad attaccarsi, in corrispondenza del centromero, alle fibre del fuso. centrioli involucro nucleare cromatina interfase La cellula cresce, duplica il suo DNA e i centrioli. telofase I cromosomi si raggruppano alle estremità opposte della cellula. Il fuso si spezza e progressivamente scompare. Attorno a ciascun gruppo di cromosomi inizia a riformarsi l’involucro nucleare. citodieresi Il citoplasma e il suo contenuto si distribuiscono nelle due cellule figlie. Ciascuna di esse possiede un corredo cromosomico identico a quello della cellula madre. L’involucro nucleare si riforma. 9788863642926A_018_029_Unita1_lez3-4.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:32 Pagina 23 UNITÀ 1 DALLA CELLULA AGLI ORGANISMI 23 La metafase Al termine della profase ha inizio la seconda fase della mitosi, chiamata metafase. Questa fase è la più breve e spesso dura solo pochi minuti. Durante la metafase i cromosomi finiscono di attaccarsi alle fibre del fuso e si allineano nella zona centrale della cellula: sul piano equatoriale. L’anafase All’inizio della terza fase della mitosi, l’anafase, i centromeri si dividono e i due cromatidi fratelli di ciascun cromosoma si separano per diventare cromosomi indipendenti. Questi cromosomi si spostano lungo le fibre del fuso verso i poli opposti della cellula. L’anafase si conclude quando tutti i cro- mosomi si fermano formando due gruppi alle estremità opposte della cellula. La telofase Nell’ultima fase della mitosi, la telofase, il fuso scompare gradualmente e i cromosomi, raggruppati ai due poli della cellula, cominciano a riprendere la forma di cromatina diffusa. Attorno a ciascuno dei due gruppi di cromosomi si riforma l’involucro nucleare. Quando si sono costituiti due nuclei ben distinti all’interno della cellula, la mitosi si può considerare conclusa. Il processo di divisione cellulare, però, si deve ancora completare con la citodieresi, cioè la divisione del citoplasma. formazione del fuso mitotico profase La cromatina si condensa formando i cromosomi. I centrioli si separano e inizia a formarsi il fuso mitotico. L’involucro nucleare si frammenta fino a scomparire. centromero centriolo cromosomi (coppie di cromatidi) anafase I cromatidi fratelli si separano in cromosomi indipendenti e migrano verso i poli opposti della cellula. cromosomi indipendenti fuso mitotico metafase I cromosomi si attaccano al fuso con il centromero e si allineano al centro della cellula. centriolo 9788863642926A_018_029_Unita1_lez3-4.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:32 Pagina 24 24 LE CELLULE: ALLA BASE DELLA VITA O Figura 4.5 La citodieresi nelle cellule animali. Nella zona centrale della cellula un anello di filamenti stringe la membrana plasmatica fino a dividere il citoplasma in due metà, ciascuna contenente un nucleo e parte degli organuli della cellula madre. O Figura 4.6 La citodieresi nelle cellule vegetali. Nella piastra cellulare parete cellulare zona centrale della cellula, a metà tra i due nuclei, si forma una struttura, chiamata piastra cellulare, che cresce gradualmente fino a costituire una nuova parete cellulare tra le due cellule figlie. Qual è la differenza tra parete cellulare e membrana cellulare? Parola per parola Citodieresi deriva dai termini greci kýtos, che significa “cavità”, e diáiresis che significa “divisione, separazione”. Il prefisso cito- si riferisce alle cellule e, pertanto, citodieresi significa “divisione della cellula”. Quale potrebbe essere il significato del termine citotossico? ■ La citodieresi I due nuclei che si formano al termine della mitosi contengono un corredo cromosomico completo, ma sono ancora contenuti nel citoplasma di una singola cellula. La fase M del ciclo cellulare si completa con la citodieresi, che in genere si svolge contemporaneamente alla telofase. Nella maggior parte delle cellule animali, la divisione del citoplasma avviene per formazione di una strozzatura a metà della cellula provocata da un anello di filamenti. Questa strozzatura diventa sempre più profonda fino a dividere la cellula in due. Ciascuna delle due cellule figlie contiene un nucleo e circa la metà del citoplasma e degli organuli della cellula madre. La figura 4.5 illustra il processo di citodieresi in una cellula animale. Nelle cellule vegetali, invece, la citodieresi avviene per formazione, a metà della cellula, di una piastra cellulare, che si accresce gradualmente fino a costituire una parete che divide in due la cellula madre, come mostrato nella figura 4.6. ■ Il controllo del ciclo cellulare Uno degli aspetti più sorprendenti del funzionamento delle cellule in un organismo pluricellulare è l’attenzione con cui vengono controllate la crescita e la divisione cellulare. Per esempio, le cellule di alcune parti del corpo umano, come il cervello, il cuo- re e i muscoli, si dividono raramente o addirittura non si dividono mai. Al contrario, altri tipi di cellule, come quelle della pelle o dell’apparato digerente, si dividono frequentemente per sostituire le cellule danneggiate dalle normali attività quotidiane. Negli esseri umani la perfetta regolazione del ciclo di ogni tipo di cellula è fondamentale per la sopravvivenza dell’organismo. Un importante meccanismo di controllo è rappresentato dal contatto tra le cellule: le cellule smettono di dividersi quando entrano in contatto con altre cellule, cioè quando non hanno più spazio disponibile. Questo sistema di regolazione non funziona nelle cellule tumorali, che continuano a dividersi ugualmente impilandosi le une sulle altre anche quando lo spazio adiacente è già stato occupato. Quindi, i tumori sono formati da cellule “fuori controllo”, che non rispondono ai segnali che regolano il ciclo cellulare. Sai rispondere? 1. Qual è il ruolo della divisione cellulare negli organismi unicellulari? 2. Che cosa sono i cromatidi fratelli? 3. Perché il materiale genetico deve essere duplicato prima che avvenga la divisione cellulare? 4. In quale fase della mitosi si forma il fuso mitotico? 5. Come si conclude la fase M del ciclo cellulare? 9788863642926A_018_029_Unita1_lez3-4.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:32 Pagina 25 Per approfondire 25 Il cancro Ogni anno nel mondo diversi milioni di persone muoiono di cancro, o tumore, una grave malattia in cui le cellule dell’organismo si riproducono in modo incontrollato, distruggendo i tessuti sani. A differenza di altre patologie, causate da agenti estranei, il cancro dipende proprio dalle nostre cellule: per questo è così difficile da curare. In generale, lo sviluppo di un tumore (figura 1) comincia quando “si inceppano” i normali meccanismi che controllano i processi di crescita e di moltiplicazione cellulare. In queste circostanze una cellula o un gruppo di cellule possono dare origine a una massa anomala. Spesso i tumori sono benigni, vale a dire che non causano problemi perché rimangono confinati alla sede in cui si sono formati, senza interferire con i tessuti circostanti: va detto comunque che anche un tumore benigno può essere pericoloso, se si forma in una parte del corpo, come il cervello o il midollo spinale, in cui può creare danni irreparabili solo per la sua presenza. In altri casi, invece, un tumore può diffondere dal luogo di origine verso altre parti del corpo, formando nuove masse tumorali chiamate metastasi: si parla in questi casi di tumori maligni (figura 1). Spostandosi, le cellule maligne assorbono sostanze nutritive destinate ad altre cellule, bloccano le connessioni nervose e impediscono agli organi che invadono di funzionare correttamente: il delicato equilibrio delle varie funzioni del corpo si altera e ne risulta una malattia potenzialmente mortale. Le cause del cancro Esistono diversi tipi di cancro: tutti, però, hanno in comune il fatto di essere causati da alterazioni nei geni, che sono porzioni di cromosomi che trasmettono le informazioni ereditarie. Vi sono geni che controllano la crescita e lo sviluppo delle cellule. Queste alterazioni possono essere causate da diversi fattori, tra cui: alcune sostanze chimiche, come il benzene contenuto nel fumo di sigaretta, l’esposizione a radiazioni (anche quelle ultraviolette del Sole, se l’esposizione è eccessiva), alcuni virus e il danno a geni che, a cascata, ne controllano altri. Un elevatissimo numero di cellule tumorali possiede alterazioni in un gene chiamato p53. Se per qualche motivo i cromosomi non sono integri o il DNA è danneggiato, il gene p53 impedisce la progressione del ciclo cellulare e la divisione della cellula. Una sua alterazione può facilmente provocare una disfunzione in questo meccanismo di controllo, B A Le cellule tumorali danno origine a un tumore, la cui presenza interferisce con la normale disposizione delle cellule e dei tessuti adiacenti. Una cellula comincia a dividersi in modo anomalo. C Figura 1 La crescita delle cellule tumorali. La crescita e la divisione delle cellule sono sottoposte a un rigido controllo; le cellule tumorali si sottraggono a questo controllo e continuano a crescere e a riprodursi fino a dare origine a un tumore. Le cellule tumorali possono allontanarsi dalla sede di origine ed entrare nel circolo sanguigno o linfatico. In questo modo, il cancro può diffondersi ad altre parti del corpo, formando tumori secondari (metastasi). con la conseguente insorgenza di forme tumorali. La cura del cancro Tanto per cominciare, è buona norma cercare di prevenire il cancro; gli esperti consigliano per esempio di evitare di fumare e di esporsi a radiazioni solari troppo intense. Anche un regolare esercizio fisico e una dieta equilibrata, ricca di frutta e verdura, sono d’aiuto in questo senso. Se il cancro è già comparso, una diagnosi precoce e una terapia immediata possono aumentare notevolmente le probabilità di guarigione. Purtroppo, però, spesso il cancro è silente nelle fasi iniziali: quando compaiono i primi sintomi, la malattia può essere a uno stadio così avanzato che diventa impossibile fermarla. Quando è ancora possibile intervenire, spesso il trattamento chirurgico costituisce la soluzione migliore. Se il cancro è già diffuso o non può essere rimosso completamente si ricorre invece alla radioterapia, cioè all’uso localizzato di radiazioni per distruggere le cellule tumorali, oppure alla chemioterapia, il trattamento con una miscela di farmaci che interferiscono con la duplicazione del DNA e la divisione cellulare. La chemioterapia è molto efficace in certe forme tumorali, quali per esempio la leucemia infantile, ma ha molti sgradevoli effetti collaterali – nausea, vomito, cefalea, perdita di capelli – perché i potenti farmaci usati interferiscono anche con le cellule sane. Per questo, i ricercatori stanno cercando di mettere a punto farmaci che siano sempre più efficaci ma che allo stesso tempo producano il minor numero possibile di effetti collaterali. Per capire e per riflettere 1. Tutte le forme di cancro: a. sono ereditarie. b. sono causate da virus. c. dipendono da una crescita incontrollata delle cellule. d. formano metastasi. 2. Per quale motivo il cancro può essere definito una malattia genetica? 3. Quali sono i principali agenti responsabili della formazione di tumori? Per ciascuno di essi, indicate anche una strategia che permetta di limitarne l’effetto dannoso. 4. Da che cosa dipendono gli effetti collaterali della chemioterapia? Da un punto di vista teorico, come potrebbero essere superati? 9788863642926A_018_029_Unita1_lez3-4.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:32 Pagina 26 26 LE CELLULE: ALLA BASE DELLA VITA Le risposte alle domande guida Lezione 3 ■ Lezione 1 ■ La teoria cellulare afferma che: tutti gli esseri viventi sono costituiti da cellule; le cellule sono le unità strutturali e funzionali di base di tutti gli organismi viventi; tutte le cellule si originano da cellule preesistenti. ■ Nelle cellule procariote il materiale genetico non è racchiuso in un nucleo. Le cellule eucariote contengono un nucleo che separa il materiale genetico dal resto della cellula. ■ In un organismo pluricellulare si distinguono quattro livelli di organizzazione: le singole cellule, i tessuti, gli organi e i sistemi. Lezione 4 ■ Durante il ciclo cellulare una cellula cresce, si prepara alla divisione e infine si divide in due cellule figlie, ognuna delle quali darà inizio a un nuovo ciclo. ■ La mitosi è il primo stadio della divisione cellulare nelle cellule eucariote e consiste nella divisione del nucleo. Essa può essere suddivisa in quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase. Durante la profase l’involucro nucleare si dissolve fino a scomparire, i cromosomi si condensano e appare il fuso mitotico. Durante la metafase i cromosomi si allineano al centro della cellula. Durante l’anafase i centromeri si dividono e i due cromatidi fratelli si separano per diventare cromosomi indipendenti. Nella telofase i cromosomi riprendono la forma di cromatina diffusa, mentre attorno a essi si riforma l’involucro nucleare. La citodieresi è il secondo stadio della divisione cellulare e consiste nella divisione del citoplasma. Lezione 2 ■ Il nucleo contiene quasi tutto il DNA della cellula e con esso le istruzioni codificate per la produzione delle proteine e di altre importanti molecole. ■ I ribosomi sono piccoli organuli costituiti da RNA e proteine nei quali, in base alle istruzioni ricevute dal nucleo, vengono prodotte e assemblate le proteine. ■ Il reticolo endoplasmatico è il luogo in cui vengono assemblati i componenti lipidici della membrana plasmatica, insieme alle proteine e ad altri materiali che devono essere trasportati all’esterno della cellula. ■ ■ L’apparato di Golgi ha la funzione di modificare, smistare e confezionare le proteine e altri materiali prodotti nel reticolo endoplasmatico per prepararli a essere immagazzinati nella cellula o espulsi all’esterno. I lisosomi sono piccoli organuli ricchi di enzimi digestivi in grado di demolire in molecole più piccole qualsiasi sostanza presente all’interno della cellula. ■ I mitocondri trasformano l’energia chimica contenuta nelle molecole di glucosio in composti che le cellule sono in grado di utilizzare direttamente. ■ I cloroplasti catturano l’energia solare e la convertono in energia chimica nella fotosintesi. ■ I vacuoli sono strutture a forma di sacco in cui vengono immagazzinate sostanze di vario tipo. ■ Il citoscheletro è una rete di filamenti proteici che dà forma alla cellula e partecipa a molti suoi movimenti. Quando una cellula diventa più grande, aumentano le richieste nei confronti del suo DNA. Inoltre, crescendo, la cellula deve far fronte a un maggior numero di problemi legati al trasporto di sostanze attraverso la membrana plasmatica. ■ ■ Le cellule tumorali non rispondono ai segnali che regolano la crescita della maggior parte delle cellule. Le parole chiave Puoi rivedere nel Glossario in fondo al volume le definizioni delle parole chiave che hai imparato in questa unità. anafase • apparato • apparato di Golgi • cellula • centriolo • centromero •ciclo cellulare • ciglia • citodieresi • citoplasma • citoscheletro • cloroplasto • cromatidi fratelli • cromatina • cromosoma • divisione cellulare • eucariote • flagelli • fuso mitotico • interfase • involucro o membrana nucleare • lisosoma • membrana plasmatica • metafase • microscopio ottico • mitocondrio • mitosi • nucleo • nucleolo • organismo pluricellulare • organismo unicellulare • organo • organulo • osmosi • procariote • profase • rapporto superficie/volume • reticolo endoplasmatico • ribosoma • scissione binaria • telofase • tessuto • tumore • vacuolo 9788863642926A_018_029_Unita1_lez3-4.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:33 Pagina 27 UNITÀ 1 DALLA CELLULA AGLI ORGANISMI 27 Vero o falso? Mettiti alla prova! Lezione 1 19 La maggior parte delle cellule ha dimensioni Per ripassare dell’ordine dei micrometri. sia unicellulari sia pluricellulari. Lezione 1 21 La cellula vegetale contiene i mitocondri. …………………………… . V F V F V F V F V F 22 La divisione cellulare determina 2 Il …………………………… è la regione della cellula esterna al nucleo. Lezione 3 una riduzione del rapporto superficie/volume. Lezione 4 3 Il processo attraverso cui una cellula si divide in due cel- lule figlie è chiamato …………………………… …………………………… . 23 Gli organismi pluricellulari si riproducono mediante la divisione cellulare. 24 Al termine della mitosi, le cellule figlie Lezione 4 contengono solo la metà dei cromosomi presenti nella cellula madre. 4 Ogni cromosoma è costituito da due filamenti identici, chiamati …………………………… . 25 Sia i cromosomi sia i cromatidi sono 5 Si definisce …………………………… …………………………… tutto ciò formati da DNA. che accade a una cellula dal momento in cui si forma al momento in cui si divide. Scegli la soluzione corretta. Lezione 1 6 La duplicazione del DNA avviene durante la fase …………………………… . 26 Quale delle seguenti affermazioni non è corretta? Associa ciascuno dei seguenti termini all’immagine appropriata e riporta la lettera corrispondente nello spazio assegnato. a Lezione 4 c ……… F Lezione 3 Lezione 2 8 V Lezione 2 1 Le cellule prive di nucleo sono chiamate ……… F 20 Gli organismi eucarioti possono essere Sai utilizzare le parole che hai imparato? 7 V cromosomi d c centromero 9 ……… centriolo 10 ……… fuso mitotico b Tutte le cellule derivano dalla divisione di altre cellule. Le cellule eucariote sono provviste di un nucleo. I batteri sono organismi procarioti. Tutti gli organismi unicellulari sono procarioti. Lezione 2 27 Le informazioni genetiche sono racchiuse in struttu- b d a re chiamate: a ribosomi. b cromosomi. c d lisosomi. vacuoli. Lezione 3 Completa la mappa inserendo i termini appropriati. Lezione 4 Il ciclo cellulare comprende 11 ……………………… 12 ……………………… che comprende che comprende tre fasi 13 ……………………… 16 ……………………… 14 15 …………………… …………………… in cui si divide il 18 17 ……………………… …………………… in cui si divide il 28 La velocità con cui una cellula scambia materiali con l’esterno dipende: a dal suo volume. b dalla sua massa. c dalla sua area superficiale. d dal suo peso. 29 Quando una cellula raddoppia il proprio diametro, il suo volume aumenta di: a due volte. b quattro volte. c sei volte. d otto volte. Lezione 4 30 Se una cellula ha 12 cromosomi, quanti cromosomi citoplasma avrà ognuna delle sue cellule figlie dopo la mitosi? a 12 b 24 c 6 d 4 9788863642926A_018_029_Unita1_lez3-4.qxd:BIO mari 11-04-2011 17:33 Pagina 28 28 LE CELLULE: ALLA BASE DELLA VITA 31 Durante la fase G1 del ciclo cellulare avviene: a b c d la duplicazione dei cromosomi. l’accrescimento cellulare. la divisione del citoplasma. la formazione del fuso mitotico. Rispondi in modo sintetico alle seguenti domande. Lezione 1 45 Descrivi la teoria cellulare. 46 Elenca le ceratteristiche di procarioti ed eucarioti. Lezione 2 32 Che cosa differenzia la divisione di una cellula di ra- na da quella di una cellula di cipolla? a I due processi sono identici. b Nella cellula di cipolla i cromosomi sono formati da un solo cromatidio. c Il fuso mitotico si forma solo nelle cellule della rana. d La citodieresi si svolge diversamente. 33 Quale delle seguenti immagini rappresenta l’anafa- 47 Quali sono le funzioni del nucleo e delle diverse strut- ture che lo compongono? 48 Quali organuli eseguono la “pulizia” della cellula? 49 Quale organulo immagazzina acqua e sali minerali nella cellula vegetale? 50 Qual è la funzione dei microtubuli e dei microfila- menti? Lezione 3 51 In che modo il DNA cellulare può limitare le dimen- se della mitosi? a sioni di una cellula? c 52 In che modo la crescita potenziale di una cellula è in- fluenzata dal suo rapporto superficie/volume? Lezione 4 53 Che cosa succede durante il processo della divisione cellulare? d b 54 Descrivi come cambiano i cromosomi prima della di- visione cellulare. 55 In che cosa consiste il ciclo cellulare? 56 Spiega la relazione tra i seguenti termini: DNA, cen- tromero, cromosoma, cromatidio. 34 La divisione cellulare incontrollata avviene: a b c d 57 Che cosa succede durante l’interfase? nelle cellule della pelle. durante la citodieresi. nelle cellule nervose. nelle cellule tumorali. Lezione 2 35 reticolo endoplasmatico ruvido 36 reticolo endoplasmatico liscio 37 apparato di Golgi 38 mitocondrio 39 cloroplasto a produce l’energia necessa- vi che cosa accade durante ognuno di essi: anafase, metafase, telofase e profase. Per riflettere e applicare le conoscenze Rispondi alle seguenti domande. Lezione 2 59 Descrivi le principali funzioni delle diverse parti del- ria per le attività cellulari la cellula. b possiede ribosomi sulla 60 Osserva l’immagine e rispondi alle seguenti doman- superficie esterna de. c è la sede della fotosintesi E d modifica le proteine per ribosoma (libero) e sintetizza i lipidi di mem- F ribosoma (attaccato) A Lezione 4 41 metafase involucro nucleare l’immagazzinamento o l’espulsione brana 40 telofase nucleolo D a i cromosomi si allineano al cen- tro della cellula 42 profase b la cromatina si condensa 43 anafase c si forma l’involucro nucleare 44 interfase d il DNA si duplica e i cromatidi fratelli si separano B C G membrana plasmatica AREA COMPETENZE * AREA COMPETENZE * AREA COMPE- Collega i termini elencati a sinistra con le affermazioni appropriate della colonna a destra. 58 Elenca nel corretto ordine i seguenti eventi e descri- 11-04-2011 17:33 Pagina 29 E * AREA COMPETENZE * AREA COMPETENZE * AREA COMPETENZE * AREA COMPETENZE * AREA COMPETENZE * AREA COMPETENZE UNITÀ 1 DALLA CELLULA AGLI ORGANISMI 29 a Questa immagine rappresenta una cellula vege- 65 Scegli due organuli cellulari e descrivi in che modo tale, animale o procariote? Spiega la tua risposta. le loro funzioni potrebbero essere ostacolate nel caso in cui la cellula diventasse troppo grande. b Associa a ogni lettera il nome della struttura cel- lulare corrispondente. Lezione 4 c Qual è la relazione tra le strutture D e F? loro citoplasma. Quale fase del ciclo cellulare non si è svolta quando si sono formate cellule di questo tipo? d Qual è la funzione della struttura A? 61 Contiene più mitocondri una cellula della pelle o una cellula muscolare? Perché? Lezione 4 Domande 62-63 Le fibre del fuso mitotico di una cellula in divisione sono state trattate con un colorante fluorescente. All’inizio dell’anafase, è stato utilizzato un raggio laser per bloccare l’azione del colorante su un lato della cellula, così da marcare le fibre, come mostrato nella seconda immagine. Il laser non inibisce la normale funzione delle fibre. Osserva l’immagine e rispondi alle domande che seguono. il raggio laser marca le fibre del fuso 67 Una normale cellula del corpo umano possiede 46 cromosomi. Indica quanti cromosomi e quanti cromatidi contiene una cellula umana durante la fase G2. Spiega le ragioni della tua risposta. Sai interpretare i risultati di un esperimento? inizio dell’anafase 66 Alcune cellule contengono più nuclei all’interno del l’anafase continua marcatura Per gli appassionati Facciamoci un giro! Negli incroci stradali, i semafori passano successivamente dal verde, al giallo, al rosso. Affinché questa segnaletica funzioni efficacemente, è necessaria un’accurata regolazione del ciclo delle diverse luci. In caso contrario, si verificherebbero ingorghi e presumibilmente incidenti stradali. Attraverso la seguente attività potrai riflettere su questa domanda: tutti i cicli devono essere regolati, come accade per i semafori? a. Considera un qualsiasi fenomeno ciclico che ti è noto e descrivi gli eventi che si verificano in ogni sua fase. b. Il ciclo da te descritto ha una sua regolazione? Spiega la tua risposta. c. Che cosa potrebbe succedere se il tuo ciclo non fosse regolato? d. Che cosa potrebbe succedere se il ciclo cellulare non avesse una sua regolazione? In English, please! 62 Questo esperimento ha lo scopo di verificare un’ipo- tesi riguardante: a l’azione dei coloranti fluorescenti sulle cellule. b la modalità di migrazione dei cromosomi durante la divisione cellulare. c l’effetto dei laser sulle cellule. d il motivo per cui le cellule si dividono. 63 Quale delle seguenti conclusioni può essere tratta da questo esperimento? a I centrioli tirano i cromosomi verso i poli opposti della cellula. b I cromosomi non migrano in presenza del colorante. c I cromosomi migrano solo se trattati con il colorante. d I cromosomi migrano lungo le fibre verso i poli opposti della cellula. The cell cycle Complete the following diagram of the cell cycle matching the right sentence with each number. 1 …………………………… 4 …………………………… The chromatin condenses into chromosomes. The chromosomes gather at opposite ends of the cell. 2 …………………………… 3 …………………………… Rispondi alle seguenti domande. a The sister chromatids separate into individual chromosomes and move apart. Lezione 3 b The chromosomes line up across the middle of the cell. 64 Calcola l’area superficiale, il volume e il rapporto su- perficie/volume di un’ipotetica cellula cubica con uno spigolo di 5 mm. c The cell grows and replicates its DNA and centrioles. d The cell membrane pinches the cytoplasm in half. AREA COMPETENZE * AREA COMPETENZE * AREA COMPETENZE * AREA COMPETENZE * AREA COMPETENZE * AREA COMPETENZE * a o) 9788863642926A_018_029_Unita1_lez3-4.qxd:BIO mari
